DE1137821B

DE1137821B - Process for utilizing the heat of liquid slag from melt furnaces

Info

Publication number: DE1137821B
Application number: DED28117A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Lenhart
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1958-05-14
Filing date: 1958-05-14
Publication date: 1962-10-11

Description

Verfahren zum Nutzbarmachen der Wärme flüssiger Schlacke von Schmelzfeuerungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nutzbarmachen der Wärme flüssiger Schlacke von Schmelzfeuerungen durch Mischung mit gekörnter fester Schlacke und Hindurchführen von Luft im Gegenstrom durch das durch Bewegung körnig gehaltene Schlackengemisch, wobei gemäß Patent 1099 684 das auslaufende Gemisch wieder als Beimischung zur flüssigen Schlacke zurückgeführt und eine dem zulaufenden Schlackengewicht entsprechende Gemischmenge abgeführt wird.Process for harnessing the heat of liquid slag from melt furnaces The invention relates to a method for harnessing the heat of liquid slag of melting furnaces by mixing with granular solid slag and passing through of air in countercurrent through the slag mixture, which is kept granular by movement, whereby according to patent 1099 684 the outflowing mixture again as an admixture to the liquid Recirculated slag and a mixture amount corresponding to the incoming slag weight is discharged.

Bei dem Verfahren gemäß Patent 1099 684 und auch bei anderen bekannten Verfahren zur Rückgewinnung der Schlackenwärme wird eine Endtemperatur der Kühlluft angestrebt, welche sie als Verbrennungsluft für die Schmelzfeuerung geeignet macht. Die Führung der Luft durch die Schlackenkühlung und gegebenenfalls einen nachgeschalteten Abgaslufterhitzer erfordert umständliche Leitungsführungen und Abdichtungen. Die Luftaufwärmung im Gegenstrom gibt jedoch theoretisch die Möglichkeit, durch Verkleinern der Luftmenge die Endtemperatur der Luft bis in die Nähe des Fließpunktes der Schlacke zu bringen. Luft so hoher Temperaturen ist mit Rücksicht auf die Eigenschaften des Brennstoffes und der Werkstoffe der Kanäle als Verbrennungsluft nicht erwünscht. Sie könnte höchstens durch Zumischen kalter Luft als Verbrennungsluft brauchbar werden. Dadurch ginge jedoch der Vorteil des hohen Temperaturniveaus für die Wärmeumsetzung wieder verloren.In the method according to patent 1099,684 and also in other known ones The method for recovering the heat of the slag is a final temperature of the cooling air aimed at, which makes it suitable as combustion air for smelting. The routing of the air through the slag cooling system and, if necessary, a downstream one Exhaust gas air heaters require cumbersome pipe routing and seals. the However, air heating in countercurrent theoretically gives the possibility of reducing the size the air volume is the final temperature of the air up to the vicinity of the slag's flow point bring to. Air at such high temperatures is with regard to the properties of the Fuel and the materials of the channels as combustion air not desired. At most it could be used as combustion air by adding cold air will. This would, however, take advantage of the high temperature level for the heat conversion lost again.

Gemäß der Erfindung soll die erhitzte Luft unmittelbar in die Brennkammer, die Nachbrennkammer oder die Strahlungskammer eingeführt werden, insbesondere in einen Gaszug, dessen Gastemperatur ungefähr der Lufttemperatur entspricht. Dieser Maßnahme liegt die Überlegung zugrunde, daß Luft und Feuergas von gleicher Temperatur annähernd gleichwertig sind, daß also diese Luft an der Verbrennung nicht teilnehmen muß, sondern auch als Falschluft nützlich ist. Nebenwirkungen, wie Nachverbrennung brennbarer Gase, beispielsweise von sublimierendem Calziumsulfid, können feuerungstechnisch erwünscht sein. Auch wird durch die Zunahme des Sauerstoff- und Stickstoffgehaltes der Feuergase deren Taupunkt herabgesetzt.According to the invention, the heated air should go directly into the combustion chamber, the afterburning chamber or the radiation chamber are introduced, in particular in a throttle cable, the gas temperature of which corresponds approximately to the air temperature. This Measure is based on the consideration that air and fire gas are of the same temperature are approximately equivalent, so that this air does not take part in the combustion must, but is also useful as false air. Side effects such as afterburn Combustible gases, for example subliming calcium sulfide, can be used in terms of combustion technology be desirable. The increase in oxygen and nitrogen levels also increases the dew point of the fire gases is reduced.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in Abb. 1 in einem lotrechten Symmetrieschnitt dargestellt. Die Abb. 2 und 3 zeigen in lotrechtem und waagerechtem Teilschnitt den Schlackenablaufschacht einer Schmelzfeuerung in Verbindung mit zwei parallel geschalteten Lufterhitzern.An apparatus for carrying out the method is shown in Fig. 1 in one vertical symmetry section shown. Figs. 2 and 3 show in vertical and horizontal partial section the slag drainage shaft of a smelting furnace in connection with two air heaters connected in parallel.

Die Brennkammer 1 mit lotrechter Achse ist durch eine gleichachsige Strahlungskammer 2 mit den nicht dargestellten Berührungszügen des befeuerten Dampferzeugers verbunden. Die Brennkammer 1 wird nach Art der Eckenfeuerung oder der Zyklonfeuerung mit Brennstaub befeuert, der durch die Brennerdüsen 3 in die Brennkammer eingeblasen wird, während die Zweitluft durch die Düsen 4 einströmt. Die Brennkammer und die Strahlungskammer sind in bekannter Weise mit Kühlrohren des befeuerten Dampferzeugers verkleidet, welche zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind.The combustion chamber 1 with a vertical axis is equiaxed by one Radiation chamber 2 with the non-illustrated touch lines of the fired steam generator tied together. The combustion chamber 1 is in the manner of corner firing or cyclone firing Fired with fuel dust, which is blown through the burner nozzles 3 into the combustion chamber while the secondary air flows in through the nozzles 4. The combustion chamber and the Radiation chambers are in a known manner with cooling tubes of the fired steam generator disguised, which are not shown to simplify the drawing.

Die in der Brennkammer 1 flüssig anfallende Brennstoffschlacke fließt durch den Schacht 5 ab. An diesen Schacht ist ein luftdicht geschlossenes Gehäuse 6 angeschlossen, in dessen unterem Teil sich ein geriefelter Kegel ? nach Art der Kegelbrecher um eine lotrechte Achse dreht. Er wird von einem nicht dargestellten Elektromotor über ein Kegelrädergetriebe 8 angetrieben. Der Auslauf des Gehäuses 6 mündet in das Gehäuse einer Fördervorrichtung, etwa eines Transportbandes 9, welches die ausgetragene körnige Schlacke in einen Verteiler 10 bringt, aus dem ein Teil mit Hilfe des Becherwerkes 11 und des Querförderers 12 in den oberen Teil des Gehäuses 6 eingebracht wird, während der nicht benötigte überschuß mit Hilfe eines Förderers, etwa einer Förderschnecke 13, dauernd oder absatzweise abgezogen wird. Mit Hilfe eines Gebläses 14 wird in den unteren Teil des Gehäuses 6 eingeblasen. Da alle Fördervorrichtungen luftdicht verkleidet sind, kann die Luft nur durch den Schacht 5 in die Brennkammer 1 entweichen.The fuel slag occurring in liquid form in the combustion chamber 1 flows through the shaft 5. An airtight housing is attached to this shaft 6 connected, in the lower part of which there is a fluted cone? according to the type of Cone crusher rotates around a vertical axis. He is not shown by one Electric motor driven via a bevel gear 8. The outlet of the housing 6 opens into the housing of a conveyor device, such as a conveyor belt 9, which brings the discharged granular slag into a distributor 10, from which a part with the help of the bucket elevator 11 and the cross conveyor 12 in the upper part of the housing 6 is introduced, while the excess that is not required with the help of a conveyor, about a screw conveyor 13, is withdrawn continuously or intermittently. With help a fan 14 is blown into the lower part of the housing 6. As all conveyors are hermetically clad, the air can only pass through duct 5 escape into the combustion chamber 1.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Vor Inbetriebnahme wird mit Hilfe der Fördervorrichtungen und einer nicht dargestellten Hilfszufuhr das Gehäuse 6 mit körniger Schlacke gefüllt, etwa bis zur Höhe des unteren Endes des Schachtes 5. Dann werden die Antriebe in Betrieb gesetzt, so daß die Schlacke im Kreislauf durch die Vorrichtungen 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 umläuft. Nach Inbetriebnahme der Feuerung, wenn die Schlacke zu fließen beginnt, wird das Gebläse 14 in Betrieb gesetzt und mit Hilfe der Klappe 15 die Luftmenge so eingeregelt, daß der Schlackenfuß in der Brennkammer nicht gestört wird und die Luft möglichst hoch erhitzt wird. Mit Hilfe einer in. Abb. 1 nicht dargestellten Vorrichtung, welche in Abb. 2 und 3 beispielsweise angegeben ist, muß dafür gesorgt werden, daß die flüssige Schlacke über die Oberfläche der festen Schlackenschüttung verteilt wird. Sie wird dann im Luftstrom erstarren, jedoch nicht in Klumpen, sondern in Bändern oder Streifen, die bei der Bewegung des Schlackeninhaltes zerbrochen werden. Da die Schlacke im Gegenstrom zur Luft absinkt, kann die Schlacke fast auf Lufteintrittstemperatur gekühlt werden. Dies ist jedoch nicht notwendig und in vielen Fällen nicht erwünscht. Je höher nämlich die Anfangstemperaturen von Schlacke und Luft sind, desto höher wird die Endtemperatur der Luft sein. Wenn Luft zur Verbrennung nicht benötigt wird, wird es daher vorteilhaft sein, heiße Rauchgase aus einem Zug des Dampferzeugers abzusaugen und in das Gehäuse 6 einzuführen. Die Höhe der Temperaturen wird mitbestimmt werden durch die Wärmebeständigkeit, die Festigkeit und den Wärmeschutz der Einrichtungen und Leitungen, durch welche das Material fließt. Für mechanische Förderer dürfte 500°C praktisch die obere Grenze bilden. Das Gehäuse 6 wird gegebenenfalls mit einem Wasserkühlmantel versehen werden müssen, zumindest für die Zonen, in denen die Temperatur von 500°C überschritten wird.The operation of the device is as follows: Before commissioning is with the help of the conveyors and an auxiliary feed, not shown the housing 6 is filled with granular slag, approximately up to the level of the lower end of the shaft 5. Then the drives are put into operation, so that the slag circulates in the circuit through the devices 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. After commissioning the furnace, when the slag begins to flow, the fan 14 is in operation set and with the help of the flap 15, the amount of air adjusted so that the bottom of the slag is not disturbed in the combustion chamber and the air is heated as high as possible. With the aid of a device not shown in. Fig. 1, which in Fig. 2 and 3, for example, it must be ensured that the liquid slag is distributed over the surface of the solid slag bed. It will then be in the The air flow freezes, but not in clumps, but in bands or strips, which are broken by the movement of the slag content. Since the slag in the Countercurrent to the air drops, the slag can almost reach the air inlet temperature be cooled. However, this is not necessary and in many cases not desirable. The higher the initial temperatures of slag and air, the higher will be the final temperature of the air. If air is not required for combustion, it will therefore be advantageous to have hot flue gases from a train of the steam generator sucked off and introduced into the housing 6. The temperature level is also determined are made by the heat resistance, strength and thermal protection of the facilities and conduits through which the material flows. Probable for mechanical conveyors 500 ° C is practically the upper limit. The housing 6 is optionally with a Water cooling jackets must be provided, at least for the zones where the temperature of 500 ° C is exceeded.

Die Schlacke wird in dem bereits beschriebenen Kreislauf geführt. Ein Teil von ihr, der dem Zugang an flüssiger Schlacke entspricht, muß durch die Hilfseinrichtung 13 abgeführt werden, die somit auch zur Regelung des Füllungsgrades des Gefäßes 6 dient. In den meisten Fällen wird es genügen, den Füllungsgrad durch Beobachtung durch eine Schauluke von Zeit zu Zeit zu kontrollieren.The slag is routed in the cycle already described. A part of it, which corresponds to the access to liquid slag, has to go through the Auxiliary device 13 are discharged, which is thus also used to regulate the degree of filling of the vessel 6 is used. In most cases it will be sufficient to determine the degree of filling Observation through a hatch to control from time to time.

Die erhitzte Luft strömt durch den Schlackenschacht 5 axial in die Brennkammer 1 ein und gelangt in das Zentrum der Drallströmung der Flamme, das mit ausreichender Luft zu versorgen recht schwer ist. Es ist daher anzunehmen, daß zumindest bei der beschriebenen Art von Feuerungen die Luftzufuhr nützlich ist, auch wenn die Temperatur der Luft weit unter der Schlackenschmelztemperatur liegt.The heated air flows axially through the slag shaft 5 into the Combustion chamber 1 and reaches the center of the swirl flow of the flame, which is with Providing sufficient air is quite difficult. It can therefore be assumed that at least the air supply is useful in the type of firing described, even if the temperature of the air is far below the slag melting temperature.

Die Anordnung gemäß Abb. 1 ist zwar einfach und raumsparend, sie muß jedoch unbedingt zuverlässig arbeiten, da das Versagen eines Teiles die Außerbetriebnahme der Feuerung erzwingen würde. In der Anordnung gemäß Abb. 2 und 3 ist daher eine übliche Vorrichtung für die Entschlackung der Feuerung vorgesehen, und die Schlackentrommeln sind neben dieser Vorrichtung angeordnet, so als ob sie nachträglich angebaut worden wären. Diese Anordnung bietet einerseits die Möglichkeit, bei Störungen die Feuerung mit freier Entschlackung arbeiten zu lassen, andererseits, bei Betriebsstörung an einer Drehtrommel oder bei Teillast, eine Trommel außer Betrieb zu setzen und mit der anderen den Betrieb aufrechtzuerhalten.The arrangement according to Fig. 1 is simple and space-saving, it must however, it is imperative to work reliably, as the failure of a part means the shutdown the fire would force. In the arrangement according to Fig. 2 and 3 is therefore a The usual device is provided for the purification of the furnace, and the slag drums are arranged next to this device as if they had been added afterwards would be. On the one hand, this arrangement offers the possibility of stopping the furnace in the event of malfunctions to let work with free purification, on the other hand, in the event of operational disruptions a rotary drum or at part load to put a drum out of operation and with of the others to maintain operations.

Zu diesem Zweck ist gemäß Abb. 2 und 3 unter dem Schlackenschacht 5 in bekannter Weise ein Wassertrog 16 angeordnet, aus welchem die gekörnte Schlacke mit Hilfe eines Kratzbandes 17 abgeführt wird. Daneben sind zwei Gehäuse 6' angeordnet, welche in Abweichung von dem feststehenden Gehäuse 6 der Abb. 1 als sogenannte Drehbunker ausgebildet sind, bei dem der Zylindermantel auf Rollen gelagert ist und bei der Drehung des Austragtellers von der Füllung durch Reibung mitgenommen wird. Der Schlackenkreislauf und die Schlackenabführung unterscheiden sich nicht grundsätzlich von den zu Abb. 1 angegebenen Maßnahmen und sind daher in den Abbildungen nur zum Teil angedeutet. Die flüssige Schlacke wird mittels eines Schwenklöffels 18 zugeführt, der mit einem Kugelgelenk durch die Wand des Schlackenschachtes 5 geführt ist. Dieser Schwenklöffel hat die Aufgabe, die flüssige Schlacke aufzufangen, die gewöhnlich in einem örtlich genau festliegenden Strahl aus der Brennkammer abfließt und sie über die Oberfläche der Schüttung in dem Gehäuse 6' zu verteilen. Aus Gründen der Vereinfachung ist diese Zuführung nur für eine der beiden Drehtrommeln dargestellt. Die erhitzte Luft wird durch Kanäle 19 abgeleitet und in denjenigen Gaszug des nicht dargestellten Dampferzeugers eingeführt, dessen Rauchgastemperatur etwa gleich ist der Lufttemperatur. Selbstverständlich müssen die beschriebenen Vorrichtungen so luftdicht abgeschlossen sein, daß keine Falschluft ein- bzw. austreten kann.For this purpose, as shown in Fig. 2 and 3, under the slag shaft 5 arranged in a known manner a water trough 16, from which the granulated slag is removed with the aid of a scraper belt 17. In addition, two housings 6 'are arranged, which, in contrast to the fixed housing 6 of Fig. 1, is called a rotating bunker are formed in which the cylinder jacket is mounted on rollers and in which Rotation of the discharge plate is carried along by the filling by friction. The slag cycle and the slag removal do not differ fundamentally from those shown in Fig. 1 and are therefore only partially indicated in the figures. The liquid slag is fed by means of a swivel spoon 18, which is equipped with a Ball joint is guided through the wall of the slag shaft 5. This tilting spoon has the task of collecting the liquid slag, which is usually in a local area precisely fixed jet flows out of the combustion chamber and it over the surface to distribute the bulk in the housing 6 '. For the sake of simplicity it is this feed shown only for one of the two rotary drums. The heated air is derived through channels 19 and in those throttle cable of the not shown Introduced a steam generator, the flue gas temperature of which is approximately the same as the air temperature. Of course, the devices described must be sealed airtight ensure that no false air can enter or exit.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method of making heat more fluid Slag from melting furnaces by mixing with granular solid slag and Passing air in countercurrent through what is kept granular by agitation Slag mixture, whereby according to patent 1099 684 the leaking slag mixture again returned as an admixture to the liquid slag and one to the incoming slag mixture corresponding amount of mixture is discharged, characterized in that the heated Air directly into the combustion chamber, the afterburning chamber or the radiation chamber is introduced, especially in a gas train, the gas temperature of which is approximately Corresponds to air temperature.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by an airtight seal arranged under the combustion chamber Rotating drum with a vertical axis, into which granular slag is continuously poured from above and is deducted at the bottom in the same amount, an auxiliary device for distribution of the liquid slag over the slag filling, one optionally with one A crushing device-provided device for discharging granular slag from the rotary drum and a fan for conveying the air to be heated.

3. Device according to claim 2, characterized in that the slag discharge shaft of the melting chamber opens directly into the rotary drum and is at the same time its air outlet duct.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the lower part of the Rotary drum is designed as a cone crusher.

5. Apparatus according to claim 2, characterized characterized in that the slag shaft of the melting chamber with a known device for the granulation and removal of the liquid slag is connected and laterally offset to this two or more rotating drums are arranged, which the liquid Slag as required by means of a vibrating spoon or the like can be fed in.

6. Procedure according to claim 1, characterized in that instead of fresh air from the exhaust gas air heater Hot air taken from the furnace or flue gases taken from the gas duct are introduced into the rotary drum.

7. Method of operating a device according to claim 5, characterized in that depending on the load on the furnace or the ash content of the fuel one or more of the rotating drums except Are operating. Publications considered: German Patent No. 95 560; German patent application K 14271 I a / 241 (published on March 19, 1953); French patent specification No. 555 461.